Chế tạo và nghiên cứu quá trình hấp thụ plasmon của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn escherichia coli

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Hà Duy Hiền CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Thái Nguyên - 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Hà Duy Hiền CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI Chuyên ngành: Quang học Mã số: 8840110 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Cán hướng dẫn khoa học: TS Vũ Xuân Hòa Thái Nguyên - 2018 LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Vũ Xuân Hòa – người thày hướng dẫn, định hướng, hỗ trợ cho em suốt trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm tập thể thầy cô khoa Vật lý Công nghệ, trường Đại học Khoa học – Đại học Thái nguyên, suốt hai năm qua truyền thụ cho em kiến thức quý báu để em hoàn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, chia sẻ giúp đỡ thực tốt luận văn Thái Nguyên, tháng 10 năm 2018 Học viên Hà Duy Hiền i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC .ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Hạt keo nano bạc 1.1.1 Giới thiệu hạt keo nano bạc 1.1.2 Hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt 1.2 Các phương pháp chế tạo hạt keo nano bạc 1.2.1 Phương pháp từ lên (bottom-up) 1.2.2 Phương pháp quang 10 1.3 Tính kháng khuẩn hạt keo nano bạc 15 1.3.1 Cơ chế kháng khuẩn hạt keo nano bạc 15 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới khả diệt khuẩn keo nano bạc 17 1.3.3 Ảnh hưởng hạt keo nano bạc đến sức khỏe người 18 1.4 Ứng dụng hạt keo nano bạc 18 1.5 Khái quát vi khuẩn 20 1.5.1 Khái niệm chung vi khuẩn 21 1.5.2 Vi khuẩn Gram âm “Escherichia coli” 21 Chương THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC 22 2.1 Trang thiết bị, vật liệu hóa chất sử dụng 22 2.1.1 Các dụng cụ, thiết bị nghiên cứu 22 2.1.2 Các hoá chất sử dụng 22 2.2 Chế tạo hạt keo nano bạc dạng cầu 22 2.2.1 Phương pháp khử hóa học sử dụng citrate 22 2.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mẫu 24 2.3 Chế tạo hạt nano bạc dạng đĩa cảm quang dùng LED 26 2.3.1 Quy trình 26 2.3.2 Ảnh hưởng lượng TSC lên đĩa AgNPs 27 ii 2.4 Khảo sát tính kháng khuẩn hạt keo nano bạc với khuẩn E.coli 27 2.5 Các phương pháp khảo sát 28 2.5.1 Phổ hấp thụ UV-Vis 28 2.5.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope −TEM) 30 2.5.3 Phân tích cấu trúc nhiễu xạ tia X 32 2.5.4 Phổ hấp thụ hồng ngoại 33 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Kết chế tạo hạt keo nano bạc dạng cầu 36 3.1.1 Phổ hấp thụ 36 3.1.2 Hình thái kích thước hạt 37 3.1.3 Phân tích cấu trúc 37 3.1.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mẫu 39 3.2 Kết chế tạo hạt nano bạc dạng đĩa dẹt 42 3.2.1 Phổ hấp thụ 42 3.2.2 Kích thước hình dạng 45 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ TSC lên tính chất quang hạt keo nano bạc 46 3.3 Tính ổn định hạt keo nano bạc 50 3.4 Thí nghiệm khả diệt khuẩn Escherichia coli 51 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 59 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tên đầy đủ Tên tiếng Việt AgNPs Sliver nanoparicles Nano bạc SPR Surface Plasmon Resonace Cộng hưởng Plasmon bề mặt UV-Vis Ultraviolet − Visible Máy đo quang phổ hấp thụ TEM FTIR E coli Transmission Electron Microsscopy Fourrier Transformation InfraRed Kính hiển vi điện tử truyền qua Phổ hồng ngoại Vi khuẩn đại tràng Escherichia coli iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự tạo thành dao động Plasmon bề mặt [14] Hình 1.2 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ plasmon bề mặt vào kích thước nano vàng với tỷ lệ tương quan: R  2,7 , R  3,3 [16] Hình 1.3 Sơ đồ chế tạo hạt nano Ag phương pháp ăn mòn laser 10 Hình 1.4 Cấu trúc hóa học citrate 11 Hình 1.5 Phổ hấp thụ dung dịch tiền chất Ag trước sau thêm NaBH4 12 Hình 1.6 Phổ hấp thụ dung dịch hỗn hợp gồm AgNO3, citrate BSPP 12 Hình 1.7 Mơ hình oxy hóa citrate theo đề xuất Redmond, Wu Brus 13 Hình 1.8 Sơ đồ trình phát triển nano Ag dạng đĩa tam giác từ Ag dạng cầu 14 Hình 1.9 Một số hình dạng tiêu biểu trình chuyển đổi hình thái học theo Ref 14 Hình 1.10 Tác động ion bạc lên vi khuẩn 15 Hình 1.11 Ion bạc vơ hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy vi khuẩn 15 Hình 1.12 Ion bạc liên kết với base DNA 16 Hình 1.13 Các hạt nano tương tác với tế bào vi khuẩn lực bám hút tĩnh điện phá vỡ cấu trúc màng 16 Hình 1.14 Cơ chế diệt khuẩn hạt keo nano bạc 17 Hình 1.15 Một vài sản phẩm chứa hạt keo nano bạc 19 Hình 1.16 Hình dạng vi khuẩn E.coli quan sát kính hiển vi 21 Hình 2.1 Hình minh họa chế phát triển mầm tạo thành AgNPs phương pháp khử citrate 23 Hình 2.2 a) Thí nghiệm chế tạo hạt nano bạc 23 b) Dung dịch hạt nano bạc sau chế tạo 23 Hình 2.3 Sơ đồ chế tạo mầm Ag 26 Hình 2.4 Phát triển mầm đèn LED với mật độ cơng suất 0,51 mW/cm2 27 Hình 2.5 Hình ảnh đĩa Petri đục lỗ để làm thí nghiệm thử kháng khuẩn 28 Hình 2.6 Biểu diễn định luật Lamber-Beer 29 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hệ đo hấp thụ UV-Vis hai chùm tia 29 Hình 2.8 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử truyền qua 31 v Hình 2.9 Kính hiển vi điện tử truyền qua-TEM Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương 32 Hình 2.10 Giản đồ minh họa mặt hình học định luật Bragg 33 Hình 3.1 Phổ hấp thụ hạt keo nano bạc có kích thước ~40 nm tổng hợp phương pháp khử citrate 36 Hình 3.2 a) Ảnh TEM hạt keo AgNPs; 37 b) Xác suất phân bố kích thước hạt tương ứng 37 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AgNPs với [TSC]/[AgNO3] = 5:1 38 Hình 3.4 Phổ FTIR AgNPs với tỷ lệ [TSC]/[AgNO3] = 5:1 38 sau tổng hợp 38 Hình 3.5 (a)- Phổ hấp thụ UV-vis hạt keo nano bạc với tỷ lệ molTSC/AgNO3 khác 40 (b)-Cường độ đỉnh phổ hấp thụ plasmon hàm tỷ lệ mol TSC/AgNO3 40 Hình 3.6 Dung dịch keo hạt nano bạc phụ thuộc vào thời gian phản ứng: 41 (a)-Phổ hấp thụ UV-vis AgNPs mẫu theo thời gian 41 (b)-Ảnh chụp dung dịch keo hạt nano bạc tương ứng 41 (c)-Độ hấp thụ phụ thuộc vào thời gian phản ứng tương ứng (a) 41 Hình 3.7 Dung dịch hạt nano bạc phụ thuộc vào độ pH môi trường: 41 (a)-Phổ hấp thụ UV-vis hạt nano bạc ứng với giá trị pH khác 41 (b)-Các cường độ hấp thụ cực đại tương ứng (a) 41 Hình 3.8 Đặc trưng quang AgNPs (với [NaBH4]/[AgNO3] =5:4, 2,5 ml TSC 2,5 mM) sau chế tạo phương pháp quang hóa 44 (a)- Phổ hấp thụ hạt AgNPs dạng mầm dạng tam giác sau chiếu LED (thời gian chiếu h, h, h, 4h) 44 (b)- Ảnh chụp dung dịch bạc sau hồn thiện quy trình chế tạo 44 mẫu tương ứng với Hình a 44 Hình 3.9 Giải thích chế hình thành phổ hấp thụ của nano đĩa bạc dạng tam giác 44 vi Hình 3.10 Ảnh TEM hạt nano bạc sau chế tạo 46 (a)-các mầm nano bạc 46 (b)-phân bố kích thước hạt tương ứng với ảnh a 46 (c) (d) ảnh TEM của nano bạc dạng đĩa dẹt tam giác chế tạo cách chiếu LED 46 Hình 3.11 Tính chất quang mầm AgNPs với lượng TSC thay đổi 47 (a)-Phổ hấp thụ plasmon mầm AgNPs với lượng chất TSC 50, 100, 500, 1000, 2500 4000 µl 47 (b)- Ảnh chụp dung dịch chứa AgNPs mầm tương ứng với 47 mẫu hình a 47 Hình 3.12 Tính chất quang hạt AgNPs phát triển theo thời gian với lượng TSC khác 49 (a), (b), (c) (d) phổ hấp thụ plasmon AgNPs ứng với thời gian chiếu LED 1, 2, 4h 49 (e), (f), (g) (h) ảnh chụp kỹ thuật số dung dịch chứa AgNPs theo thời gian 1, 2, 4h tương ứng thay đổi lượng TSC hình a, b, c d 49 Hình 3.13 Phổ hấp thụ plasmon ổn định hạt keo nano bạc [TSC]/[AgNO3]=5:1 sau 2, 12, 21, 23, 30 43 ngày 50 Hình 3.14 Kết hoạt tính kháng khuẩn AgNPs tổng hợp tác nhân khử citrate chống lại vi khuẩn E.coli Vùng kháng khuẩn mẫu T3, T4 T5 13 mm, 11 mm mm 51 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Sự liên quan đến kích thước số nguyên tử bề mặt Bảng 2.1 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ TSC/AgNO3 đến trình tổng hợp hạt keo nano bạc 24 Bảng 2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình tổng hợp hạt keo nano bạc 25 Bảng 2.3 Các điều kiện thực nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng pH 25 Bảng 2.4 Bảng số liệu thay đổi lượng TSC lên tạo thành mầm 27 viii Trên Hình 3.9 giải thích chế hình thành phổ hấp thụ Plasmon hạt nano đĩa bạc dạng tam giác 3.2.2 Kích thước hình dạng Để quan sát hình dạng kích thước hạt nano sau chế tạo, dung dịch hạt keo nano quan sát đo đạc TEM Hình 3.10 hình ảnh hạt nano bạc mầm nano bạc đĩa dẹt dạng tam giác sau tiến triển chiếu LED kính hiển vi điện tử truyền qua Kết Hình 3.9 a cho thấy hạt AgNPs mầm có dạng tựa cầu, đơn phân tán Kích thước tập trung chủ yếu khoảng 11 nm Hình 3.10 b Điều hồn toàn phù hợp với phổ hấp thụ thảo luận trên, citrate đóng vai trò tốt tác nhân ổn định hạt nano bạc Khi hạt mầm AgNPs chiếu sáng, tùy theo thời gian chiếu, công suất chiếu, mà hạt nano dạng đĩa hình thành Theo tài liệu tham khảo [35], hạt nano bạc hình thành giai đoạn đầu ion citrate gắn kết ưu tiên với mặt (111), hạt nhân bạc có dạng có độ ổn định tương đối cao Một khả khác kết hợp hạt gây kích thích ánh sáng [32] Khi ánh sáng chiếu xạ hạt bạc, trường điện từ (EM) cục mạnh bao quanh hạt gây kết dính hạt Một kết hợp hình thành, trường EM mặt phẳng đặc biệt, mạnh hướng vuông góc tương tác SPR lưỡng cực ánh sáng, gây tăng trưởng hai chiều, tạo cấu trúc nano dạng phẳng Hình 3.9 c d biểu diễn hạt nano dạng đĩa (tấm) tam giác với độ phóng đại khác mẫu AgNPs có [NaBH4]/[AgNO3] =5:4, 2,5 ml TSC 2,5 mM chiếu LED công suất 0,51 mW/cm2 2h Các đĩa mỏng AgNPs hình thành có kích thước khác Điều giải thích lượng photon kích thích đến mẫu không đồng cho hạt mầm nhận Một số đĩa có kích thước cạnh lớn khoảng 32 nm Để phân loại hạt có kích thước hình dạng khác nhau, dùng phương pháp quay li tâm tốc độ cao 45 Hình 3.10 Ảnh TEM hạt nano bạc sau chế tạo (a)-các mầm nano bạc (b)-phân bố kích thước hạt tương ứng với ảnh a (c) (d) ảnh TEM của nano bạc dạng đĩa dẹt tam giác chế tạo cách chiếu LED 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ TSC lên tính chất quang hạt keo nano bạc Trong thực tế việc điều khiển kích thước hạt hình dạng hạt nano bạc phụ thuộc vào nhiều thông số công nghệ chế tạo mẫu Trong giới hạn luận văn này, khảo sát thông số ảnh hưởng trực tiếp lên mẫu chế tạo lượng chất TSC Sau thay đổi thời gian chiếu LED lên mẫu Để nghiên cứu tính chất quang AgNPs thay đổi theo lượng TSC, phổ hấp thụ UV-Vis lựa chọn Như chương trình bày, lượng TSC thêm vào q trình tạo mầm, từ mầm tạo có ảnh hưởng mạnh từ nhóm citrate tạo nên hạt Hình 3.11 thể tính chất quang của mầm chế tạo với lượng TSC khác Trên Hình 3.11a biểu diễn phổ hấp thụ Plasmon mầm với lượng chất TSC 50, 100, 500, 1000, 2500 4000 µl Kết cho thấy, phổ hấp thụ có đỉnh bước sóng 393, 383, 46 401, 401, 413, 419 nm tương ứng với mẫu có lượng TSC 50, 100, 500, 1000, 2500 4000 µl Điều chứng tỏ hạt mầm tạo thành có dạng cầu, kích thước từ vài nm đến 15 nm (theo lý thuyết Mie) Dung dịch chứa mầm có mầu sắc biến đổi nhẹ từ mầu vàng đậm (50 µl TSC) nhạt dần (4 ml TSC) Điều phù hợp với lý thuyết Mie hạt có kích thước lớn mầu dung dịch chứa hạt nhạt hạt có kích thước nhỏ đỉnh phổ Plasmon dịch dần phía sóng dài Hình 3.11 Tính chất quang mầm AgNPs với lượng TSC thay đổi (a)-Phổ hấp thụ Plasmon mầm AgNPs với lượng chất TSC 50, 100, 500, 1000, 2500 4000 µl (b)- Ảnh chụp dung dịch chứa AgNPs mầm tương ứng với mẫu hình a Các mầm chiếu LED có cơng suất với thời gian chiếu 1h, 2h, 3h 4h cho phổ hấp thụ Hình 3.12 a, b, c d tương ứng Từ phổ hấp cho thấy: mẫu thêm 50, 100 500 µl TSC sau 1h chiếu LED phổ gần chưa có thay đổi nhiều, chứng tỏ chưa có biến đổi đáng kể hình dạng hạt Tiếp tục chiếu LED sau h bắt đầu nhú lên đỉnh hấp thụ Plasmon thứ (ở 583 nm), chứng tỏ bắt đầu có hình thành hạt dị hướng mặt cấu trúc Tuy nhiên, dạng phổ tiếp tục giữ nguyên chiếu LED đến 4h Trên ảnh chụp dung dịch chứa hạt nano cho thấy mầu sắc có biến đổi nhẹ từ hình 3.12 e-g Điều lượng TSC chưa đủ để cung cấp nhóm citrate bao bọc hạt mầm để q trình oxy hóa diễn có photon chiếu tới thay đổi cấu trúc hạt Đối với mẫu thêm lượng TSC (1000, 2500, 4000 µl) nhiều hơn, nhìn chung phổ hấp thụ biến 47 đổi sau chiếu LED 1h xuất thêm đỉnh Plasmon 334 nm 580 nm (mẫu 1000 µl TSC chiếu 1h) Trong mẫu này, tăng thêm lượng TSC thời gian chiếu LED đỉnh phổ phía sóng dài có xu hướng dịch chuyển đỏ cường độ phổ hấp thụ tăng Điều chứng tỏ hạt nano lớn dần nhận lượng kích thích Thêm vào đó, điều thể rõ ràng quan sát mầu sắc dung dịch chứa hạt nano hình 3.12 e-f Ví dụ mẫu 4000 µl TSC mầu dung dịch biến đổi từ mầu ánh tím (LED 1h) sang mầu xanh lục đậm (LED 4h) Từ thí nghiệm khảo sát chứng tỏ rằng, lượng TSC có ảnh hưởng lớn đến việc hình thành mầm hình dạng kích thước AgNPs Do cần khảo sát cẩn thận chi tiết lượng TSC thêm vào để có lượng tối ưu cho hạt AgNPs có hình dạng kích thước mong muốn 48 Hình 3.12 Tính chất quang hạt AgNPs phát triển theo thời gian với lượng TSC khác (a), (b), (c) (d) phổ hấp thụ Plasmon AgNPs ứng với thời gian chiếu LED 1, 2, 4h (e), (f), (g) (h) ảnh chụp kỹ thuật số dung dịch chứa AgNPs theo thời gian 1, 2, 4h tương ứng thay đổi lượng TSC hình a, b, c d 49 3.3 Tính ổn định hạt keo nano bạc Để kiểm tra tính ổn định theo thời gian hạt keo nano bạc, luận văn trình bày hạt nano dạng cầu sau chế tạo khảo sát phổ hấp thụ Plasmon Đây phương pháp phổ tương đối đơn giản thuận tiện để kiểm tra nhanh bền quang AgNPs Một thực tế là, AgNPs khơng ổn định kết tụ đỉnh phổ hấp thụ Plasmon 420 nm giảm xuống màu sắc dung dịch chứa AgNPs thay đổi Các mẫu sau chế tạo bảo quản nhiệt độ phòng bóng tối cách bọc giấy nhơm Qua khảo sát cho thấy, mẫu có tỷ lệ nồng độ mol [TSC]/[AgNO3]=35:1 [TSC]/[AgNO3]=8:1 ổn định khoảng 25 ngày Tuy nhiên, cường độ đỉnh phổ Plasmon mẫu giảm đáng kể sau 33 ngày Chỉ có mẫu [TSC]/[AgNO3]=35:1 với nồng độ chất khử cao ổn định 10 ngày Trong mẫu khảo sát mẫu [TSC]/[AgNO3]=5:1 cho kết ổn định 40 ngày phổ hấp thụ Hình 3.13 Quan sát thấy rằng, đỉnh phổ hấp thụ Plasmon giảm nhẹ theo thời gian Do đó, mẫu giữ bảo quản thời gian dài để phục vụ cho nghiên cứu hoạt động kháng khuẩn Hình 3.13 Phổ hấp thụ Plasmon ổn định hạt keo nano bạc [TSC]/[AgNO3]=5:1 sau 2, 12, 21, 23, 30 43 ngày 50 3.4 Thí nghiệm khả diệt khuẩn Escherichia coli Các mẫu có nồng độ chất khử khác sau chế tạo mang thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn với vi khuẩn E.coli Hình 3.14 Kết hoạt tính kháng khuẩn AgNPs tổng hợp tác nhân khử citrate chống lại vi khuẩn E.coli Vùng kháng khuẩn mẫu T3, T4 T5 13 mm, 11 mm mm Tác giả thử nghiệm đánh giá hoạt tính kháng khuẩn E.coli hạt keo AgNPs, kết Hình 3.14 Sau 12 ni cấy với mẫu T3, T4 T5 (xem bảng chương 2) cho thấy xuất vòng kháng khuẩn Kết cho thấy, hạt keo AgNPs ức chế vùng rộng chủng vi khuẩn E.coli gây bệnh nồng độ thử nghiệm 100μl/giếng Vùng kháng khuẩn mẫu T3, T4 T5 13 mm, 11 mm mm Điều chứng tỏ phương pháp tổng hợp citrate bao bọc tốt làm ổn định bề mặt hạt keo nano bạc, từ sản sinh ion Ag+ hấp phụ bề mặt hạt nano mà ức chế vi khuẩn Bên cạnh đó, kết đối chứng với ion bạc (100μl/giếng-nồng độ 0,001M) riêng phân ly nước kháng sinh Ampicillin (0.875 mg/giếng) có độ rộng vùng ức chế tương ứng 10 mm 12 mm Cho đến nay, chế ức chế tăng trưởng vi sinh vật AgNPs gây chưa giải thích cách sáng tỏ Tuy nhiên, người ta cho AgNPs xâm nhập vào thành tế bào vi khuẩn gây hư hỏng màng tế bào, dẫn đến chết tế bào vi khuẩn [29,36] Một số nhà nghiên cứu cho rằng, hoạt tính kháng khuẩn hạt nano bạc có liên quan đến cấu trúc thành tế bào 51 vi khuẩn thay đổi hoạt tính kháng khuẩn phát sinh từ khác biệt cấu trúc tế bào vi khuẩn độ dày lớp tế bào vi khuẩn peptidoglycan [37] Một số nhà nghiên cứu khác cho rằng, hiệu ức chế hạt nano bạc với kích thước nano chúng cho phép chúng gắn dễ dàng với màng tế bào vi khuẩn làm ức chế cấu trúc chúng [38] 52 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Kết luận Luận văn tập trung vào chế tạo hạt keo nano bạc nghiên cứu trình hấp thụ chúng thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn E.coli Đề tài đạt số kết lý thú, cụ thể: - Chỉ với quy trình đơn giản giá rẻ chế tạo hạt keo nano bạc dạng cầu dùng TSC chất khử Các hạt nano đồng có kích thước khoảng 40 nm - Khảo sát tham số ảnh hưởng lên chất lượng mẫu (kích thước, hình dạng, độ ổn định) Qua nghiên cứu tìm tỷ lệ mol [TSC]/[AgNO3] tối ưu 5:1, thời gian phản ứng hoàn thành sau 25 phút 100oC Tại pH>7 hay môi trường trung tính kiềm, hạt nano bạc tạo thành có hình dạng tựa cầu, đơn phân tán nước có kích thước trung bình khoảng 40 nm ổn định tốt bảo quản để sử dụng lâu dài - Chế tạo thành công hạt đĩa nano bạc dạng tam giác phương pháp cảm ứng quang kích thích LED Quy trình chế tạo gồm hai giai đoạn là: i) giai đoạn tạo mầm ii) giai đoạn phát triển mầm Đề tài khảo sát số tham số ảnh hưởng trực tiếp lên kích thước hình dạng hạt Qua cho thấy, lượng TSC có ảnh hưởng quan trọng lên hình thái kích thước hạt AgNPs Để tạo đĩa nano bạc dạng tam giác lượng TSC sử dùng khoảng từ 1ml đến 4ml tốt miền đề tài khảo sát Bên cạnh đó, thời gian chếu LED đóng vai trò vơ cùng quan trọng trình hình thành phát triển thành hạt nano có cấu trúc dị hướng - Đề tài nghiên cứu tính chất quang hạt AgNPs chế tạo chủ yếu phổ hấp thụ Plasmon Lựa chọn phù hợp với đối tượng nghiên cứu bạc thuộc kim loại quý tính chất quang chủ yếu thể hện qua hấp thụ cộng hưởng Plasmon bề mặt tán xạ Plasmon bề mặt (theo lý thuyết Mie) Các trình hấp thụ Plasmon phân tích khảo sát kỹ lưỡng theo mẫu chế tạo Kết cho thấy phổ hấp thụ Plasmon hạt hình cầu chủ yếu đóng góp dao động lưỡng cực trường EM Và hạt đĩa AgNPs 53 dạng tam giác có đóng góp dao động tứ cực trường EM Các kết thực nghiệm hấp thụ Plasmon hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Mie Gans công bố thời gian gần - Với hạt nano dạng cầu chế tạo phương pháp khử TSC thử nghiệm kháng khuẩn E.coli cho kết tốt Kết cho thấy vòng kháng khuẩn mẫu T3, T4 T5 13 mm, 11 mm mm tương ứng Những kết kiểm chứng so sánh với vùng ức chế sử dụng ion Ag+ thuốc kháng sinh Ampicillin 10 mm 12 mm tương ứng - Với kết đạt thấy, hạt nano bạc dạng cầu dùng để diệt khuẩn E.coli đóng góp vào phương pháp bảo quản thực phẩm mà không ảnh hưởng đến sức khỏe người Hướng nghiên cứu Nano bạc đề cập khảo sát nhiều, nhiều vấn đề cần tiếp tục phát triển nghiên cứu tiếp để làm thấu đáo hiệu ứng, chế vật lý việc hình thành cấu trúc khả ứng dụng - Chế tạo cấu trúc nano bạc khác nghiên cứu hình thành cấu trúc - Nghiên cứu khả ứng dụng như: tăng trưởng tán xạ raman bề mặt (SERS) nhằm phát chất độc thực phẩm - Nghiên cứu ứng dụng y-sinh học dựa vào hấp thụ xạ cộng hưởng Plasmon bề mặt, như: hiệu ứng quang nhiệt liệu pháp nhiệt, TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 [1] K M.M, "Synthesis and applications of silver nanoparticles," Arabian Journal of Chemistry, 2010 [2] B Khodashenas, "Synthesis of silver nanoparticles with different," Arabian Journal of Chemistry, 2014 [3] Pillai Z.S., Kamat P.V., "What factors control the size and shape of silver nanoparticles in the citrate ion reduction method?," J Phys Chem , 2004 [4] R S Jawaad, "Synthesis of silver nanoparticles," ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences , 2014 [5] M Pris, "Influence of different parameters on wet synthesis of silver nanoparticles" [6] Bonsak, "http://folk.uio.no/jackb/bonsak.pdf," September 2016 [Online] [7] M ACM, "Graphene oxide-silver nanocomposite as a promising biocidal agent against methicillin-resistant Staphylococcus aureus," International Journal of Nanomedicine, 2015 [8] Q H Tran, "Silver nanoparticles: synthesis, properties, toxicology, applications and perspectives," ADVANCES IN NATURAL SCIENCES: NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY, 2013 [9] A J Haes, "Preliminary studies and potential applications of localized surface plasmon resonance spectroscopy in medical diagnostics," Future Drugs , 2004 [10] C Caro, "Silver Nanoparticles: Sensing and Imaging Applications," In Tech, 2010 [11] L Ouay, "Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles: A Surface Science Insight," Nano Today, 2015 [12] Graf, Christina; Vossen, Dirk L.J.; Imhof, Arnout; van Blaaderen, Alfons (July 11, “A General Method To Coat Colloidal Particles with Silica” Langmuir 19 (17): 6693–6700, 2003 [13] Nguyễn Ngọc Tú “Nghiên cứu gel nước thông minh nhạy pH lai nano bạc” Khóa luận tốt nghiệp đại học quy 2009 Trang 8-9 55 [14] Craige Bohren, Donaald R Huffman, “Absorption and Scattering of Light by Small Particles”, Wiley Science Paperback Series Published 1998, pp.136 [15] Zhu Jian, Wang Yongchang, “Suface Plasmon Ressonance Enhanced Scattering of Au Colloidal Nanoparticle”, Plasma Science & Technology, Vol.5, No.3 (2003), pp 1835-1839 [16] Challa S S R Kumar, “Biofunctionalization of Fluorescent Nanoparticles”, Vol.1 2005, pp [17] International Application Published under The Patent Cooperation Treaty, “Water soluble chitosan nanoparticle for delivering an anticancer agent and preparing method thereof”, Wo 2007/029898 A1, pp 1-12 [18] Sougata Sarkar, Atish Dipankar Jana, Samir Kumar Samanta, Golam Mostafa (2007), “Facile synthesis of silver nano particles with highly efficient antimicrobial property”, Sciencedirect (26) tr 4419–4426 [19] M Maillard, P Huang, and L Brus, “Silver Nanodisk Growth by Surface Plasmon Enhanced Photoreduction of Adsorbed [Ag +]”, Nano Lett., 2003 [20] C Xue, G S Métraux, J E Millstone, and C A Mirkin, “Mechanistic study of photomediated triangular silver nanoprism growth”, J Am Chem Soc., no 130 (26), pp 8337–8344, 2008 [21] A Campion and P Kambhampati, “Surface-enhanced Raman scattering,” Chem Soc Rev., 1998 [22] N L Pacioni, C D Borsarelli, V Rey, and A V Veglia, “Synthetic Routes for the Preparation of Silver Nanoparticles A Mechanistic Perspective,” in Silver Nanoparticle Applications, 2015 [23] Nguyễn Ngọc Tú “Nghiên cứu gel nước thông minh nhạy pH lai nano bạc” Khóa luận tốt nghiệp đại học quy 2009 Trang 8-9 [24] “http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3807907” [25] “Bacillus coli communis Escherich 1885” [26]M.U Rashid, M.K.H Bhuiyan, M.E Quayum, "Synthesis of silver nano particles (AgNPss) and their uses for quantitative analysis of vitamin C tablets", Dhaka Univ J Pharm Sci 12 (2013) 29–33 56 [27]P Raveendran, J Fu, S.L Wallen, "Completely “Green” Synthesis and Stabilization of Metal Nanoparticles", J Am Chem Soc 125 (2003) 13940– 13941 [28]G.M Raghavendra, J Jung, D kim, J Seo, "Step-reduced synthesis of starchsilver nanoparticles", Int J Biol Macromol 86 (2016) 126–128 [29]G.M Raghavendra, T Jayaramudu, K Varaprasad, R Sadiku, S.S Ray, K Mohana Raju, "Cellulose-polymer-Ag nanocomposite fibers for antibacterial fabrics/skin scaffolds", Carbohydr Polym 93 (2013) 553–560 [30]F Seitz, R.R Rosenfeldt, K Storm, G Metreveli, G.E Schaumann, R Schulz, M Bundschuh, "Effects of silver nanoparticle properties, media pH and dissolved organic matter on toxicity to Daphnia magna", Ecotoxicol Environ Saf 111 (2015) 263–270 [31]G Zhou, W Wang, "Synthesis of silver nanoparticles and their antiproliferation against human lung cancer cells in vitro", Orient J Chem 28 (2012) 651–655 [32]Z Yi, J.B Zhang, H He, X Bin Xu, B.C Luo, X.B Li, K Li, G Niu, X.L Tan, J.S Luo, Y.J Tang, W.D Wu, Y.G Yi, "Convenient synthesis of silver nanoplates with adjustable size through seed mediated growth approach", Trans Nonferrous Met Soc China (English Ed 22 (2012) 865–872 [33]H Yu, Q Zhang, H Liu, M Dahl, J.B Joo, N Li, L Wang, Y Yin, U States, C.P Control, R Reuse, B Engineering, F Nano, S Materials, "Thermal Synthesis of Silver Nanoplates Revisited", A Modi fi ed Photochemical, (2014) 10252–10261 [34]R Jin, Y.C Cao, E Hao, G.S Metraux, G.C Schatz, C.A Mirkin, "Controlling Anisotripic Nanoparticle Growth Through Plasmon Excitation", Nature 425 (2003) 487–490 [35]Q Zhang, N Li, J Goebl, Z Lu, Y Yin, "A systematic study of the synthesis of silver nanoplates: Is citrate a “magic” reagent?", J Am Chem Soc 133 (2011) 18931–18939 57 [36]G V Pavan Kumar, "Near-field optical resonance and enhancement of a plasmonic nanocrescent cylinder tuned by a proximal plasmonic nanostructure", J Opt Soc Am B 29 (2012) 594 [37]Junaidi, K Triyana, H Sosiati, E Suharyadi, "Effect of Temperature on the Silver Nanorods Formation Synthesized by Polyol Method", Adv Mater Res 1123 (2015) 256–259 [38]H.J Klasen, "A historical review of the use of silver in the treatment of burns" II Renewed interest for silver, 26 (2000) 58 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Vũ Xn Hòa, Phạm Thị Thu Hà, Hà Duy Hiền, Tổng hợp khảo sát tham số ảnh hưởng đến tính chất quang hạt nano bạc, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 54, 04 2018 59 ... NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Hà Duy Hiền CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH HẤP THỤ PLASMON CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN ESCHERICHIA COLI Chuyên ngành: Quang học Mã số: 8840110... E .coli Nội dung nghiên cứu - Chế tạo hạt nano bạc dạng cầu, đĩa dẹt dạng tam giác - Nghiên cứu trình hấp thụ hạt nano bạc chế tạo - Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn hạt nano bạc khuẩn E .coli Báo cáo... Chế tạo nghiên cứu trình hấp thụ Plasmon hạt nano bạc nhằm ứng dụng diệt khuẩn Escherichia coli cần thiết Thành công đề tài bổ sung vào kho kiến thức tính chất quang nano bạc nói chung phổ hấp